Khảo sát hệ thống truyền hình số mặt đất DVB có độ phân giải cao thông qua kết quả mô phỏng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.44 MB, 106 trang )
bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội
-----------------------
TRịNH QUYếT THắNG
Khảo sát hệ thống truyền hình số
mặt đất dvb có độ phân giải cao
thông qua kết quả mô phỏng
Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông
luận văn thạc sĩ khoa học
ngời hớng dẫn khoa học
Pgs. TS NGUYễN QuốC TRUNG
hà nội - 2009
-i-
Mục lục
Danh mục chữ viết tắt..................................................................................................v
Danh mục các bảng ................................................................................................. viii
Danh mục hình vẽ.................................................................................................... viii
Lời nói đầu ............................................................................................................1
Chơng 1. tổng quan truyền hình độ phân giải cao..........................3
1.1. Lịch sử phát triển ...............................................................................................3
1.1.1. HDTV tại Nhật Bản ..................................................................................3
1.1.2. HDTV tại Mỹ............................................................................................3
1.1.3. HDTV tại Châu Âu...................................................................................4
1.2. Các khái niệm cơ bản về HDTV .......................................................................4
1.2.1. Định dạng ảnh ..........................................................................................4
1.2.2. Phơng pháp quét .....................................................................................5
1.2.3. Tỉ lệ khung hình........................................................................................6
Chơng 2. số hóa và kỹ thuật nén tín hiệu hdtv .................................8
2.1. Số hóa tín hiệu HDTV........................................................................................8
2.1.1. Mành HDTV tơng tự ..............................................................................8
2.1.2. Số hóa tín hiệu HDTV ..............................................................................8
2.1.2.1. Độ phân giải hình và băng thông tín hiệu ....................................8
2.1.2.2. Tần số lấy mẫu và cấu trúc lấy mẫu.............................................9
2.1.2.3. Lợng tử hóa và dung lợng video số HDTV ............................ 10
2.2. Nén tín hiệu video số HDTV........................................................................... 11
2.2.1. Giới thiệu ............................................................................................... 11
2.2.2. Kỹ thuật nén MPEG-2 ........................................................................... 12
2.2.2.1. Nguyên lý nén video .................................................................. 12
2.2.2.2. Nén trong ảnh (Intra Frame Compression). ............................. 12
2.2.2.3. Nén liên ảnh (Inter Frame Compression) ................................. 14
2.2.2.4. Dự đoán chuyển động................................................................ 15
-ii-
2.2.2.5. Profiles & Levels của MPEG-2 ................................................. 16
2.2.2.6. Dự đoán bù chuyển động với ảnh quét xen kẽ ........................... 17
2.2.3. Kỹ thuật nén MPEG-4 (Part 10) hay MPEG-4/AVC ............................ 18
2.2.3.1. NAL (Network Abstraction layer)............................................. 18
2.2.3.2. VCL (Video Coding Layer) ....................................................... 19
2.2.3.3. ảnh, khung và mành .................................................................. 19
2.2.3.4. Phân chia ảnh vào các Macroblock.......................................... 19
2.2.3.5. Slice và nhóm slice .................................................................... 19
2.2.3.6. Chu trình mã hóa và giải mã Macroblock ................................ 20
2.2.3.7. Dự đoán trong ảnh (Intra)......................................................... 20
2.2.3.8. Dự đoán liên khung ................................................................... 21
2.2.3.9. Biến đổi Cosin ........................................................................... 23
2.2.3.10. Mã hóa Entropy....................................................................... 23
2.2.3.11. Bộ lọc Deblocking ................................................................... 23
2.2.3.12. Các công cụ mã hóa quét xen kẽ ............................................. 23
2.2.3.13. Các profiles và Levels ............................................................. 24
2.2.3.14. Những kỹ thuật làm tăng hiệu quả nén MPEG-4/AVC
so với MPEG-2........................................................................ 24
2.2.3. Phơng pháp nén tín hiệu HDTV để phát sóng quảng bá ..................... 26
Chơng 3. Hệ THốNG TRUYềN HìNH Số Độ PHÂN GIảI CAO HDTV
TRÊN nềN CÔNG NGHệ TRUYềN HìNH Số MặT ĐấT DVB... 28
3.1. Phơng thức truyền dẫn truyền hình số mặt đất DVB-T............................ 28
3.1.1. Giới thiệu ............................................................................................... 28
3.1.2. Kỹ thuật điều chế OFDM ...................................................................... 29
3.1.2.1. Nguyên lý OFDM ...................................................................... 29
3.1.2.3. Chuỗi bảo vệ và tiếp đầu tuần hoàn (CP-Cyclic Prefix) .......... 30
3.1.2.2. Mô hình hệ thống OFDM .......................................................... 33
3.1.3. Tổng quan mã hóa và điều chế tiêu chuẩn DVB-T................................ 34
3.1.3.1. Ngẫu nhiên hoá dữ liệu, phân tán năng lợng .......................... 34
-iii-
3.1.3.2. Mã hóa ngoài và tráo ngoài ...................................................... 34
3.1.3.3. Mã trong ................................................................................... 36
3.1.3.4. Tráo trong.................................................................................. 37
3.1.3.5. ánh xạ dữ liệu và đồ thị chòm sao ............................................ 40
3.1.3.6. Cấu trúc khung OFDM.............................................................. 42
3.1.3.7. Tín hiệu Pilot ............................................................................. 44
3.1.3.8. Đặc tính phổ và mặt nạ phổ ...................................................... 47
3.2. Phân tích tác nhân ảnh hởng chất lợng hệ thống truyền dẫn DVB-T ... 47
3.2.1 ảnh hởng của các tham số M-QAM, FEC, Tg..................................... 48
3.2.2. ảnh hởng của phơng thức truyền dẫn 2K, 8K................................... 51
3.2.3.1. Khả năng thu di động ................................................................ 51
3.2.3.2. Khả năng chống nhiễu đột biến................................................. 52
3.2.3.3. Khả năng thực hiện mạng đơn tần (SFN).................................. 52
3.2.3. ảnh hởng tạp nhiễu pha....................................................................... 52
3.2.3.1. Tín hiệu không có tạp nhiễu pha ............................................... 52
3.2.3.2. Tín hiệu có tạp nhiễu pha .......................................................... 53
3.2.3.3. Sai pha chung (CPE) ................................................................. 54
3.2.4. ảnh hởng offset cửa sổ FFT ................................................................ 55
3.2.5. ảnh hởng offset đồng bộ sóng mang .................................................. 57
3.3. Phân tích hiệu suất truyền dẫn HDTV trên nền công nghệ DVB-T .......... 58
3.4. Công nghệ truyền dẫn kỹ thuất số mặt đất thế hệ thứ hai DVB-T2 ......... 65
3.4.1. quan hệ thống DVB-T2.......................................................................... 65
3.4.1.1. Giới thiệu ................................................................................... 65
3.4.1.2. Những tiêu chí cơ bản để xây dựng DVB-T2............................. 65
3.4.1.3. So sánh DVB-T và DVB-T2 ....................................................... 66
3.4.1.4. Mô hình cấu trúc DVB-T2 ......................................................... 67
3.4.1.5. Cấu trúc lớp vật lý DVB-T2....................................................... 68
3.4.2. Phân tích một số giải pháp sử dụng trong DVB-T................................. 69
-iv-
3.4.2.1 ống dẫn vật lý PLPs (Physical Layer Pipes) ............................ 69
3.4.2.2. Băng tần phụ.............................................................................. 71
3.4.2.3. Các mode sóng mang mở rộng .................................................. 71
3.4.2.4. 256-QAM ................................................................................... 71
3.4.2.5 Các mẫu pilot ............................................................................ 72
3.4.2.6 Symbol khởi đầu P1 và P2 (Preamble)...................................... 72
3.4.2.7. Kích thớc FFT 16K, 32K và phân số khoảng bảo vệ 1/128. ... 73
3.4.2.8. Kỹ thuật mã hóa LDPC ............................................................. 74
3.4.2.9. Kỹ thuật quay chòm sao để cải thiện BICM cho DVB-T2......... 79
3.4.2.10. Các kỹ thuật làm giảm tỉ số công suất đỉnh trên trung bình. .. 83
3.4.2.11. Kỹ thuật MISO dựa trên Alamouti code (trục tần số).. ........... 90
3.4.3. Kết luận ................................................................................................. 93
Chơng 4. một số kết quả mô phỏng ........................................................ 94
4.1. Mô hình mô phỏng .......................................................................................... 94
4.1.1. Mô hình hệ thống DVB-T...................................................................... 94
4.1.2. Mô hình mô phỏng hiệu suất LDPC trong DVB-S2 .............................. 95
4.2. Đánh giá một số kết quả mô phỏng ............................................................... 96
4.2.1. Hệ thống DVB-T, 2K............................................................................. 96
4.2.2. Đánh giá hiệu suất mã hóa LDPC trong DVB-S2.................................. 98
Lời kết ..... ............................................................................................................ 100
Tài liệu tham khảo ............................................................................................. 102
1
Lời nói đầu
Những công trình nghiên cứu khoa học, các chuyên đề phân tích, lựa chọn
tiêu chuẩn truyền hình của nhiều nhà khoa học trong nớc cho thấy: DVB- T là công
nghệ truyền dẫn truyền hình số mặt đất phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế
của Việt Nam. Ngày nay, truyền hình độ phân giải cao (HDTV) đang phát triển
mạnh mẽ và là một xu thế tất yếu, sẽ dần thay thế SDTV giống nh truyền hình màu
bây giờ đã thay thế truyền hình trắng đen. Việc truyền dẫn dịch vụ HDTV trên công
nghệ kỹ thuật số mặt đất DVB-T đang gặp khó khăn về yêu cầu cân bằng giữa hiệu
quả sử dung lợng kênh truyền và chất lợng dịch vụ. Tuy nhiện, với sự ra đời và
phát triển kỹ thuật nén tiên tiến MPEG-4/AVC, hiệu suất nén dòng tín hiệu HDTV
đã đợc cải thiện rất nhiều, kèm theo đó là hiệu quả sử dụng kênh truyền cũng đợc
cải thiện. Đầu năm 2009, tiêu chuẩn kỹ thuật số mặt đất thế hệ thứ 2 (DVB-T2)
chính thức đợc tổ chức DVB giới thiệu và đã đợc BBC phát sóng thử nghiệm.
Dung lợng kênh truyền của hệ thống DVB-T2 đợc cải thiện rất nhiều so với DVBT (tăng khoảng 50%), bên cạnh đó độ tin cậy và khả năng chống nhiễu cũng tốt hơn
nhờ sử dụng những kỹ thuật tiên tiến. Do đó, các dịch vụ HDTV hứa hẹn sẽ phát
triển mạnh trên nền kỹ thuật truyền dẫn số mặt đất, đặc biệt khi các dịch vụ truyền
hình tơng tự kết thúc. Nhằm góp phần đánh giá hiệu quả truyền dẫn các dịch vụ
HDTV trên nền công nghệ kỹ thuật số mặt đất, tác giả của luận văn đã chọn đề tài
nghiên cứu Khảo sát hệ thống truyền hình số mặt đất có độ phân giải cao HDTV
thông qua kết quả mô phỏng.
Nội dung Luận văn bao gồm bao gồm 4 chơng:
Chơng I : Trình bày tổng quan truyền hình số độ phân giải cao HDTV
Chơng II : Trình bày quá trình số hóa tín hiệu HDTV và kỹ thuật nén dòng
tín hiệu video bằng tiêu chuẩn MPEG-2 và MPEG-4/AVC. Phân tích và lựa
chọn phơng thức nén cho dòng tín hiệu video HDTV
Chơng III : Tổng quan tiêu chuẩn kỹ thuật số mặt đất DVB-T, phân tích
một số nhân tố ảnh hởng đến chất lợng truyền dẫn hệ thống. Đánh giá
hiệu quả truyền dẫn tín hiệu truyền hình độ phân giải cao HDTV trên nền kỹ
thuật số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T. Phân tích, đánh giá một số giải
2
pháp kỹ thuật đợc sử dụng trong công nghệ kỹ thuật số mặt đất thế hệ thứ 2
(DVB-T2).
Chơng IV: Trình bày một số kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu suất về
tiêu chuẩn DVB-T và mã hóa LDPC.
Qua lời nói đầu, tôi xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn khoa học nhiệt
tình của PGS.TS Nguyễn Quốc Trung - Khoa Điện Tử Viên Thông; sự giúp đỡ, góp
ý quý báu của TS Ngô Thái Trị cũng đã giúp tôi định hớng rõ ràng hơn trong
nghiên cứu và xin cám ơn các đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành bản
luận văn này!
Hà nội, tháng 10/2009
Học viên
Trịnh Quyết Thắng
3
Chơng 1. Tổng QUAN Truyền Hình Độ PHÂN Giải CAO
1.1.
Lịch sử phát triển
Các hệ thống HDTV ngày nay xuất phát từ hớng nghiên cứu của Dr. Fujio
thuộc hãng truyền hình NHK, Nhật Bản. HDTV lúc bấy giờ có độ phân giải ngang
và dọc gấp 2 lần độ phân giải của TV truyền thống, tỉ lệ khuôn hình 5:3 (sau này
thay đổi thành 16:9), và có ít nhất 2 kênh audio chất lợng CD. Sự phát triển của
HDTV gắn liền với các nền công nghiệp truyền hình Nhật Bản, Mỹ và Châu Âu.
1.1.1. HDTV tại Nhật Bản
Năm 1968, hãng NHK của Nhật Bản đã cho ra đời chuẩn kỹ thuật HDTV
đầu tiên dành cho studio : số dòng quét/ảnh 1125, tỉ lệ khuôn hình - 5/3, phơng
pháp quét - xen kẽ, tần số mành - 60Hz, độ rộng băng tần - 20MHz. Và cho đến
tháng 2 năm 1984 đã công bố chính thức hệ thống phát sóng và thu tín hiệu truyền
hình tơng tự có độ phân giải cao, là hệ MUSE (Multiple SubNyquist Sampling
Encoding). Đến tháng 10/1984, hệ MUSE đã đợc nhiều nớc công nhận là hệ
truyền hình có độ phân giải cao đầu tiên trên thế giới. Cho đến đầu những năm 2000
thì Nhật Bản đã chính thức chuyển sang phát sóng HDTV số mặt đất theo tiêu chuẩn
ISDB-T, và phát sóng số HDTV qua vệ tinh theo tiêu chuẩn ISDB-S.
1.1.2. HDTV tại Mỹ
Chính phủ Mỹ đã quyết định nghiên cứu một định dạng HDTV mới so với
của NHK để có thể phù hợp với các hệ thống phát sóng số hiện tại. Các nhà nghiên
cứu và các nhà sản xuất đã tập hợp lại thành 4 nhóm riêng biệt để thực hiện công
việc này. Bản thân 4 nhóm đã xây dựng nên 4 hệ truyền hình HDTV riêng là:
DigiCipher HDTV System, DSC HDTV System, Advance Digital (AD) HDTV, và
CCDC HDTV System. Đó là tiền thân của tổ chức The Grand Alliance với hệ GA
HDTV, đợc thành lập vào ngày 24/5/1993 từ việc thống nhất 4 nhóm nói trên.
Trong quá trình xây dựng hệ thống HDTV, Grand Alliance đã nhận thấy
rằng, công nghệ mới này phải đợc chuyển sang số hoá để có thể tơng thích với
các hệ thống truyền hình số hiện tại. Đến năm 1996 thì FCC chính thức lập tiêu
chuẩn cho HDTV, đợc phát số mặt đất theo tiêu chuẩn ATSC.
4
1.1.3. HDTV tại châu Âu.
Vào năm 1986, 19 nớc ở châu Âu đã tổ chức hội nghị bàn thảo về chơng
trình nghiên cứu HDTV mang tên Eureka 95, nhằm phát triển hệ thống HDTV tại
châu Âu. Giống nh Nhật Bản, châu Âu cũng bắt đầu với hệ truyền hình HDTV
tơng tự phát sóng qua vệ tinh. Vào tháng 5/1992, EU đa ra tiêu chuẩn D2-MAC,
đợc phát triển bởi SGS-Thomson của Pháp và Philips của Hà Lan, để phát sóng
truyền hình màn rộng và các dịch vụ vệ tinh. Hệ HDTV của châu Âu khi đó có số
dòng quét là 1250 với 1152 dòng tích cực, tỉ lệ khuôn hình là 16:9, và tần số mành
là 50Hz. Thời điểm đó, EU có kế hoạch chuyển đổi các hệ thống truyền hình tơng
tự hiện tại sang hệ thống D2-MAC thậm chí sang cả HD-MAC là hệ thống HDTV
tơng tự đầy đủ. Đến năm 1993 thì hệ truyền hình HDTV tơng tự HD-MAC chính
thức dừng lại, EU và EBU khi đó tập trung vào phát triển truyền hình số với hệ
DVB.
Cho đến năm 2003, HDTV mới lại đợc bắt đầu đợc phát số thử nghiệm tại
châu Âu theo tiêu chuẩn DVB trên cả vệ tinh, cáp và sóng mặt đất.
1.2.
Các khái niệm cơ bản về HDTV
1.2.1
Định dạng ảnh
Truyền hình độ phân giả tiêu chuẩn (SDTV) chỉ sử dụng quét xen kẽ
(Interlaced) mà không quét liên tục (Progressive), tần số quét đứng (quét mành) cố
định. Một ảnh của truyền hình SDTV theo hệ PAL có tổng số dòng là 625, thực hiện
quét xen kẽ mành chẵn, mành lẻ với tần số quét mành là 50Hz (tức là 25 ảnh/1giây).
Tuy hệ PAL có 625 dòng, nhng số dòng nhìn thấy trên màn hình, hay còn gọi là
các dòng tích cực (Active Lines) chỉ là 576 dòng. Số dòng dùng vào việc chèn xung
đồng bộ, tín hiệu đo...là 49 dòng. Chuẩn SDTV có 720 điểm ảnh trên một dòng và
576 dòng (tích cực).
Truyền hình có độ phân giải cao HDTV có sự khác biệt với SDTV ở số dòng
quét và hình thức quét ảnh. Hiện nay có 3 định dạng cơ bản cho HDTV đó là: 720
dòng và quét liên tục (720p); 1080 dòng và quét xen kẽ (1080i) và 1080 dòng và
quét liên tục (1080p). Với 1080p sẽ cho chất lợng ảnh vợt trội, tuy nhiên chuẩn
này chỉ có thể ứng dụng để phát quảng bá thực tế trong tơng lai.
5
Định dạng ảnh 1920x1080 đợc chọn là định dạng ảnh chuẩn cho HDTV,
đợc ITU thừa nhận và lần đầu tiên đợc chấp nhận cả đối với truyền hình và film.
Vậy 1920x1080 xuất phát từ đâu?
720 x 3/4 x 16/9 x 2 = 1920 điểm/dòng.
Chuẩn SDTV có tỉ lệ khuôn hình là 4:3 và độ phân giải là 720 điểm/dòng. Tỉ
lệ khuôn hình của HDTV là 16:9, và tăng số điểm lên gấp đôi, nên HDTV tỉ lệ
khuôn hình 16:9 phải có 1920 điểm/dòng. Cách lấy số điểm nh thế, có thể sẽ thuận
lợi cho việc chuyển định dạng ảnh từ HDTV về SDTV. Sau khi đã tìm ra số
điểm/dòng sẽ có số dòng tích cực:
1920 x 9/16 = 1080 dòng.
Hình 1.1 Tơng quan về độ phân giải
1.2.2
Phơng pháp quét
Có 2 phơng pháp để quét màn hình là quét xen kẽ (interlaced = i) và quét
liên tục (progressive = p). Với quét xen kẽ, mỗi khung hình đợc chia ra thành 2
mành, một mành quét các dòng chẵn và một mành quét các dòng lẻ. Quét liên tục sẽ
thực hiện quét toàn bộ khung hình. Tốc độ quét là 50Hz, điều đó có nghĩa là có 50
mành đợc truyền trong 1s. Hiện nay HDTV có 2 định dạng cơ bản là 1080i và
720p. HDTV đích thực (true HDTV ) sẽ là quét 1080 dòng xen kẽ hoặc quét 720
dòng liên tục. Định dạng quét 1080i có số dòng cao hơn nên sẽ mang nhiều thông
6
tin hơn, có chất lợng ảnh tĩnh cao hơn. Định dạng 720p có số hình trong 1s nhiều
hơn do vậy sẽ thích hợp với các chơng trình có nhiều chuyển động.
Mô tả
1080i
720p
Tổng số dòng quét
1125
750
Số dòng tích cực
1080
720
Số điểm ảnh tích cực
1920
1280
Xen kẽ (2:1)
Liên tục (1:1)
Phơng pháp quét
Tỉ lệ khuôn hình
16:9
Bảng 1.1 Độ phân giải và phơng pháp quét HDTV
1.2.3
Tỉ lệ khuôn hình
Truyền hình truyền thống tỉ lệ là 4:3, còn với HDTV tỉ lệ là 16:9. Tỉ lệ này
sẽ cho phép khả năng xem hình ảnh toàn cảnh hơn.
Một số u điểm của khuôn hình rộng là:
Góc nhìn thấy của con ngời khoảng xung quanh 120o, nhng khi nhìn màn
hình nhỏ tỉ lệ 4:3 từ khoảng cách vài mét, chúng ta sẽ phải làm hẹp góc nhìn một
cách đáng kể thậm chí lên đến 10o. Điều này làm giảm khả năng cảm thụ hình ảnh.
Tỉ lệ khuôn hình 16:9 (1.78:1) gần hơn với tỉ lệ khuôn hình sử dụng trong
điện ảnh (thờng là 1.85:1 hoặc 2.35:1). Phần lớn các chuyển động trên màn hình
đợc thực hiện theo chiều ngang (ví dụ bóng đá, đua xe), do đó màn hình rộng sẽ có
thể đáp ứng tốt hơn.
Màn hình rộng cũng có nghĩa giảm bớt số lợng các hình cận cảnh và
chuyển cảnh. Mặt khác các chuyển động trên màn hình rộng là liền mạch và liên tục
với chơng trình mang tính phim ảnh. Nói một cách đơn giản là có thể giảm bớt
đợc các chuyển cảnh nhanh do ta có thể nhìn đợc nhiều hơn trên màn hình rộng
7
16
9
Kho¶ng c¸ch nh×n : 3H
Gãc nh×n: 300
Kho¶ng c¸ch nh×n : 7H
Gãc nh×n: 100
H×nh 1.2 So s¸nh gi÷a HDTV vµ SDTV vÒ tØ lÖ khu«n h×nh.
8
Chơng 2. Số Hoá Và Kỹ Thuật Nén Tín Hiệu VIDEO HDTV
2.1
Số hóa tín hiệu HDTV
2.1.1
Mành HDTV tơng tự
Hiện nay có 2 định dạng phát sóng đợc sử dụng chủ yếu với 2 loại tần số
60Hz và 50Hz là 720/50(60) p (720p) và 1080/25(30)i (1080i):
Định dạng 720p, tần số mành cũng là tần số khung, mỗi khung hình truyền
đi bao gồm 1 mành quét với 750 dòng tín hiệu.
Định dạng 1080i, một khung hình gồm 1125 dòng tín hiệu, đợc truyền đi
bằng 2 mành. Mành 1 gồm các dòng lẻ, 563 dòng và mành 2 gồm các dòng
chẵn, 562 dòng. Tần số khung tơng ứng với 2 hệ tần số là 25Hz và 30Hz.
Tần số dòng với định dạng 1080/30i: fH = 30 x 1125 = 33750Hz. Tơng tự
nh vậy, tần số dòng với các định dạng 1080/25i là 28125Hz, với định dạng 720/60p
là 45000Hz, với định dạng 720/50p là 37500Hz.
50Hz
Mục Thông số
60Hz
720p
1080i
720p
1080i
1 Tần số khung (Hz)
50
25
60
30
2 Tần số mành (Hz)
50
50
60
60
3 Dạng quét
1:1
2:1
1:1
2:1
4 Tổng số dòng
750
1125
750
1125
5 Dòng tích cực
720 (26-745)
6 Dòng trống
7 Tần số dòng (fH)
1080 (21-560,
564-1123)
720 (26 -745)
1080 (21-560,
564-1123)
30
45 (1-20, 561-
30
45 (1-20, 561-
(1-25, 746-
563, 1124-
(1-25, 746-
563, 1124-
750)
1125)
750)
1125)
37500
28125
45000
33750
Bảng 2.1 Thông số quét ảnh của HDTV tơng tự
9
2.1.2
Số hóa tín hiệu HDTV
2.1.2.1 Độ phân giải hình và băng thông tín hiệu
Độ phân giải đứng tơng đơng với số lần chuyển đổi giữa dòng tín hiệu
mức trắng và mức đen trong toàn ảnh. Từ những năm 1930, đã xác định độ phân giải
chiều đứng đợc tính bằng 70% của số dòng tích cực. Hệ số 0.7 đợc gọi là hệ số K
(Kell Factor).
Độ phân giải chiều đứng đợc thể hiện ở dạng số dòng của chiều cao 1 ảnh
(LPH - Lines per piture height), giá trị này đợc dùng để xác định mức phân giải
đứng tối đa có thể hiển thị đợc. Nếu 1 ảnh yêu cầu độ phân giải cao hơn giá trị
phân giải đứng của mành thì ảnh sẽ bị mờ.
Độ phân giải ngang của mành sẽ quyết định bề rộng băng thông cần thiết để
truyền tín hiệu. Hệ 1080/25i có: số dòng tích cực 1080, độ phân giải đứng 1080x0.7
= 756 LPH, với tỉ lệ khuôn hình 16:9, chiều ngang của mành phải đảm bảo hiển thị
số điểm ảnh là: 756 x 16/9 = 1344 điểm ảnh.
Tần số mành của hệ 1080/25i là: 28125Hz, do đó thời gian tích cực 1 dòng
là: (1/28125) x (1920/2640) = 25.858às
Do chiều ngang có số điểm ảnh là 1344, nên số lần chuyển đổi điểm ảnh
đen trắng trên 1 dòng là 1344/2 = 672 lần.
Thời gian 1 lần chuyển đổi là: 25.858/672 = 0.0384às
Tần số cực đại là: 1/0.0384 = 26.04 MHz
Đây cũng chính là độ rộng băng thông tối thiểu cần thiết để truyền tín hiệu
đảm bảo độ phân giải đứng và ngang nói trên.
Tính toán trên là với tín hiệu chói, với tín hiệu hiệu màu, độ rộng băng
thông tơng ứng sẽ là 13MHz.
2.1.2.2 Tần số lấy mẫu và cấu trúc lấy mẫu
Việc lấy mẫu tín hiệu có thể thực hiện với tín hiệu chói (Y) và 2 tín hiệu
màu thành phần (CB, CR) hoặc có thể thực hiện với 3 tín hiệu màu cơ bản (R, G,
B). Đồng thời tần số lấy mẫu cũng phải lớn hơn 2 lần độ rộng dải phổ tín hiệu.
Với HDTV, tần số lấy mẫu tín hiệu chói là 74.25MHz cho tất cả các định
dạng tơng tự. Tần số này là bội số của tần số dòng với cả 4 định dạng nói trên.
10
+
Với hệ 50Hz:
74.25MHZ = 1980 x fH : với định dạng 720p
74.25MHZ = 2640x fH : với định dạng 1080i
+
Với hệ 60Hz:
74.25MHZ = 1650 x fH : với định dạng 720p
74.25MHZ = 2200 x fH : với định dạng 1080i
Với tín hiệu thành phần, tần số lấy mẫu cũng thờng đợc biểu diễn thông
qua tỉ số giữa tần số lấy mẫu tín hiệu chói và tần số lấy mẫu tín hiệu hiệu màu. Với
tín hiệu HDTV thành phần, tần số lấy mẫu 2 tín hiệu hiệu màu là 37.125MHz, cụ
thể nh sau :
fS (Y):
74.25MHz
fS (CB):
37.125MHz
fS (CR):
37.125MHz
Cấu trúc lấy mẫu là trực giao, các mẫu tín hiệu màu đợc lấy cùng với các
mẫu tín hiệu chói lẻ trên mỗi dòng. Các cấu trúc lấy mẫu gồm có 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4.
Theo Shanon và Nyquist, dải tần cho tín hiệu chói sẽ không đợc vợt quá
một nửa tần số lấy mẫu là 37.125MHz, và dải tần cho 2 tín hiệu hiệu màu không
đợc vợt quá 18.5625MHz. Với việc sử dụng một bộ lọc thông thấp, tần số cutoff
của đặc tuyến biên tần với tín hiệu chói sẽ là 30MHz, với tín hiệu màu là 15MHz.
Hình 2.1 Đặc tuyến biên tần của tín hiệu Y, CB, CR
2.1.2.3 Lợng tử hoá và dung lợng video số HDTV
Tuỳ theo mục đích lu trữ hay truyền dẫn, số bít lợng tử có thể là 10 hoặc
8 bít. Thành phần đợc lợng tử hoá sẽ bao gồm tín hiệu chói, tín hiệu hiệu màu và
11
các tín hiệu về chuẩn thời gian (Time Reference Signal - TRS) bao gồm tín hiệu kết
thúc dòng video tích cực (EAV - End of Active Line) và bắt đầu một dòng video tích
cực (SAV - Start of Active Line).
Tốc độ bít video với chuẩn 1080/25i đợc tính toán nh sau:
Thời gian của 1 dòng tích cực: 1/28125 = 35.55às.
Tổng số mẫu tín hiệu chói đợc lấy tại mỗi dòng :
35.55 x 74.25 = 2640 mẫu/1 dòng
Tổng số mẫu tín hiệu màu đợc lấy tại mỗi dòng là:
35.55 x 37.125 x 2 = 2640 mẫu/1 dòng
Tổng số mẫu chói video là:
(2640 + 2640) x 1080 = 5702400 mẫu/1 ảnh
Số mẫu trong 1s là: 5702400 x 25 = 142.56 M mẫu
Với một mẫu đợc mã hóa 10bit thì tốc độ video HDTV là 1425.6Mbps, còn
nếu mã hoá bằng 8bít, tốc độ video HDTV là 1140.48Mbps
Tính toán với các hệ khác cũng tơng tự nh trên.
2.2
Nén tín hiệu video số HDTV
2.2.1
Giới thiệu
Tốc độ của 1 luồng SDTV sau khi số hoá khoảng từ 216Mbps đến
270Mbps, của luồng HDTV khoảng 1.1Gbps đến 1.4Gbps. Vấn đề mấu chốt trong
việc truyền dẫn tín hiệu HDTV trên các kênh số mặt đất, vệ tinh hay cáp đó là việc
nén dòng tín hiệu video số.
Nhóm các chuyên gia về ảnh động (Motion Pictures Expert Group - MPEG)
làm việc cho tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO (ISO/IEC) có nhiệm vụ nghiên cứu và
phát triển các tiêu chuẩn nén, giải nén tín hiệu video động, audio, dữ liệu. Hiện nay
các chuẩn nén MPEG đang đợc sử dụng phổ biến và đợc các tổ chức ISO/IEC,
ITU (International Telecommunication Union) công nhận là chuẩn nén quốc tế, áp
dụng cho các hệ truyền hình tại Mỹ, Nhật Bản, châu Âu. Hiện nay, phơng thức nén
MPEG-2 (MP@HL) đang đợc sử dụng phổ biến, dòng tín hiệu HDTV sẽ đợc nén
xuống còn khoảng 16 - 20 Mbps.
12
2.2.2
Kỹ thuật nén MPEG-2
2.2.2.1 Nguyên lý nén video
Nguyên lý của nén video là loại bỏ các thành phần d thừa trong chuỗi hình
ảnh trớc khi truyền đi hay lu trữ. Đó chính là d thừa có tính thông kê và d thừa
thuộc về cảm nhận của mắt ngời.
MPEG sử dụng 3 phơng pháp để loại trừ các d thừa nói trên.
Nén trong ảnh: các d thừa không gian là các thành phần giống nhau trong
ảnh hoặc các thành phần nằm ngoài khả năng cảm nhận của mắt ngời. Nén trong
ảnh sử dụng cả hai quá trình nén có tổn hao và không tổn hao.
Nén liên ảnh: với một chuỗi ảnh liên tục, lợng thông tin chứa đựng trong
các ảnh thay đổi không nhiều. Do đó thay vì truyền đi cả chuỗi ảnh thì chỉ cần
truyền đi một ảnh và vector dự đoán hớng chuyển động thành phần có dung
lợng nhỏ hơn nhiều so với ảnh. Kỹ thuật dự đoán và bù chuyển động là phần rất
quan trọng trong nén MPEG.
Sử dụng các phơng pháp thống kê (Huffman Coding): Thông qua việc xác
định lợng thông tin của ảnh để lựa chọn số bít mã hoá thích hợp.
2.2.2.2 Nén trong ảnh (Intra Frame Compression).
a.
Biến đổi cosin rời rạc
Horizontal frequency
143 118 136 114 120 112 129 134
1033 7
20 12 37 31
-2
0
8
7
13
-4
12 10 -26 -12
147 127 134 136 113 111 140 129 DCT
-8
-4
-2
6
-18
0
9
151 129 132 139 115 116 134 131
0
-16 -11 14
-1
-3
15
2
-1
150 124 112 134 126 129 132 125
-17 11 26
-3
-1
4
-3
7
134 93 116 136 124 137 138 131
20
11
0
-2
-7
-6
3
4
144 142 119 147 162 149 123 132
24
-9 20
8
-6
24
6
11
Vertical
f
131 121 126 143 134 123 124 133
8x8 coefficients Matrix
8x8 pixel block
Hình 2.2 Biến đổi DCT
DCT là phép biến đổi toán học không tổn hao và có tính thuận nghịch. DCT
biến đổi dữ liệu dới dạng biên độ thành dữ liệu dới dạng tần số. Các phép tính
13
đợc thực hiện trong phạm vi các khối block 8x8 tín hiệu chói và các khối tơng
ứng của tín hiệu màu. Hệ số góc trái phía trên là thể hiện thành phần 1 chiều trong
block, các hệ số còn lại thể hiện các thành phần tần số cao trong block ảnh theo
chiều ngang và chiều đứng.
b.
Lợng tử hoá
Lợng tử hoá là quá trình làm giảm bớt số lợng bit cần thiết để biểu diễn
các hệ số của ma trận DCT. Hệ số 1 chiều là thông số quan trọng nhất, biểu thị độ
chói trung bình của từng block ảnh, do đó nó cần biểu thị bằng số lợng bít đủ lớn.
Do đặc trng của mắt ngời, các hệ số biểu thị thành phần tần cao cần số lợng bít ít
hơn hoặc loại bỏ. Quá trình lợng tử hoá sử dụng một bảng các hệ số lợng tử, trong
đó các hệ số ứng với thành phần tần thấp có giá trị nhỏ và các hệ số ứng với thành
phần tần cao có giá trị lớn. Các hệ số tơng ứng trong bảng DCT sẽ đợc chia cho
các hệ số trong bảng lợng tử, kết quả thu đợc sẽ đợc loại bỏ phần thập phân. Do
vậy, sau quá trình lợng tử hoá, bảng ma trận thu đợc sẽ có các hệ số ứng với thành
phần tần cao là rất nhỏ và phần lớn là bằng 0.
1033 7 20 12 37 31 -2
-4
12 10 -26 -12 8
0
7 13
-8
-4 -1 -2
6 -18 0
0
-16 -11 14 -1 -3 15 2
-17 11 26 -3 -1
20 11 0
24
129 1
9
Quantization
1
1
2
1
0
0
0
1
1
-1 -1
0
0
0
0
0
0
0
0
-1
0
0
0
-1
0
0
0
0
0
0
4
-3
7
-1
0
0
0
0
0
0
0
-2 -7 -6
3
4
1
0
0
0
0
0
0
0
-6 24 6 11
-1
0
0
0
0
0
0
0
-9 20 8
Hình 2.3 Lợng tử hóa các hệ số biến đổi DCT
Quá trình lợng tử hoá gây tổn hao, tuỳ theo giá trị của bảng trọng số lợng
tử mà mức độ tổn hao sẽ khác nhau, đồng thời cũng đạt hiệu quả nén khác nhau.
c.
Mã hoá
Bảng hệ số sau quá trình lợng tử đợc chuyển đổi sang dòng tín hiệu nối
tiếp bằng quét Zig-zag. Nhờ đó có thể tạo ra dòng tín hiệu gồm một chuỗi các giá trị
0 liên tiếp.
14
Các phơng pháp mã hoá đợc sử dụng cho nén trong ảnh là mã hoá với độ
dài từ mã thay đổi (Variable Length Coding - VLC) và mã hoá theo chiều dài (Run
Length Coding).
VLC (đợc biết đến với tên Huffma Coding) là phơng pháp mã hoá dựa
trên xác suất xuất hiện giá trị biểu thị. Những giá trị biểu thị có xác suất xuất hiện
cao sẽ đợc mã hoá bằng một từ mã có số lợng bít ít, các giá trị biểu thị có xác suất
xuất hiện thấp sẽ đợc biểu thị bằng từ mã có số lợng bít nhiều hơn. Nhờ đó mà
tăng hiệu quả nén mà không gây tổn hao dữ liệu.
RLC là phơng pháp mã hoá áp dụng trong trờng hợp có một chuỗi các giá
trị giống nhau liên tiếp. Khi đó thay vì phải truyền đi cả chuỗi thì chỉ cần truyền đi 1
giá trị và 1 từ mã cho biết số lợng giá trị đó.
2.2.2.3 Nén liên ảnh (Inter Frame Compression)
Nén liên ảnh về cơ bản là dựa trên ảnh nguyên bản cha qua các quá trình
nén, nên bản chất không gây tổn hao. Tuy nhiên do có yếu tố dự đoán chuyển động
nên có thể ảnh khôi phục phía đầu thu không hoàn toàn đúng nh ảnh nguyên bản
ban đầu. Nén liên ảnh đợc thực hiện với các Macroblock (MB) gồm 16x16 phần tử
ảnh, tơng đơng với 4 Block. Với một chuỗi các ảnh của chuyển động, ảnh đầu tiên
sẽ đợc truyền đi với đầy đủ thông tin. Các ảnh tiếp theo sẽ chỉ phải truyền giá trị
biểu thị sự khác biệt với ảnh trớc đó và vector dự đoán hớng chuyển động.
MPEG định nghĩa 3 loại ảnh là I, P, B:
ảnh I (Intra): chứa các thông tin cần thiết cho việc khôi phục lại ảnh tại
phía đầu thu. Là điểm truy cập vào chuỗi ảnh nén, ảnh I chỉ đợc nén theo phơng
pháp nén trong ảnh. Hiệu quả nén đạt không cao.
ảnh P (Predicted): Có thể đợc nén trên cơ sở dự đoán chuyển động của
ảnh I và P trớc đó, thông qua kỹ thuật dự đoán bù chuyển động. Các ảnh P có thể
làm phần tử cơ bản để dự đoán ảnh tiếp theo, tuy nhiên việc bù chuyển động trong
trờng hợp này là không đảm bảo. Vì vậy không thể tăng nhiều ảnh P giữa 2 ảnh I.
Nén ảnh P đạt hiệu quả cao hơn ảnh I.
ảnh B (Bidirectional Predicted): Có thể nhận đợc từ việc nội suy 2 hớng
giữa 2 ảnh I hoặc 2 ảnh P ở ngay trớc và sau nó. ảnh B đạt hiệu suất nén cao nhất.
15
Để có thể khôi phục lại chuỗi ảnh tại đầu thu, thứ tự truyền các ảnh và nhận
các ảnh tại phía phát và phía thu sẽ không đúng nh trình tự xuất hiện ảnh.
Hình 2.4 Thứ tự trình chiếu các loại ảnh
Thứ tự trên là thứ tự mà các ảnh đợc trình chiếu, ta có thể đánh số nh sau:
I1, B2, B3, P4, B5, B6, P7, B8, B9, P10, B11, B12, I13. ảnh I1 là ảnh gốc, các ảnh từ
B2 đến B12 đợc dự đoán từ ảnh I1. Thứ tự mã hoá và giải mã: I1, P4, B2, B3, P7,
B5, B6, P10, B8, B9, I13, B11, B12.
2.2.2.4 Dự đoán chuyển động
Dự đoán chuyển động trong nén liên ảnh đợc thực hiện trên đơn vị MB của
mỗi ảnh I, B, P.
Hình 2.5 Dự đoán bù chuyển động
Phần MB trong ảnh I đợc dự đoán tới vị trí mới trong ảnh P, khi đó thay vì
truyền đi cả 4 ảnh (đã đợc mã hoá thành chuỗi dữ liệu), chỉ cần truyền đi ảnh I đầu
tiên, vector chuyển động, và phần sai lệch giữa ảnh P nguyên bản và ảnh P đợc dự
đoán.
Tại phía thu, từ ảnh I và vector chuyển động sẽ khôi phục lại ảnh P, cộng với
phần sai lệch đợc truyền đi sẽ có đợc ảnh P gần nhất với nguyên bản. Từ ảnh I và
P vừa khôi phục, sẽ thực hiện nội suy để tìm ra 2 ảnh B ở giữa
16
2.2.2.5 Profile & Level của MPEG-2
Chuẩn MPEG 2 có 4 level, định nghĩa các độ phân giải ảnh khác nhau từ
SIF đến HDTV. Có 5 Profile để đa ra các bộ công cụ, nhờ đó đạt đợc sự thống
nhất giữa hiệu suất nén và giá thành của bộ giải mã.
Các level của MPEG 2 có thể đợc mô tả nh sau:
Low level: Tơng ứng với độ phân giải SIF, đạt 360x288.
Main level: tơng ứng với chế độ 4:2:0, độ phân giải đạt 720x576.
High 1440 level: hổ trợ chuẩn HDTV, độ phân giải lên đến 1440x1152.
High level: Dành cho HDTV màn hình rộng, độ phân giải đạt 1920x1152.
Các Profile đợc mô tả sau đây:
Simple profile: đợc định nghĩa để đơn giản hoá bộ mã hoá và giải mã trong
trờng hợp tốc độ bit gia tăng do không có dự đoán 2 chiều (ảnh B).
Main profile: là sự phối hợp tốt nhất giữa 2 yếu tố là tốc độ nén và giá
thành. Sử dụng cả 3 loại ảnh I, B, P.
Scalable profile (mã hoá phân cấp): đợc dự định để cho tơng lai. Profile
này sẽ cho phép truyền ảnh chất lợng cơ bản dới dạng phân giải không gian
(Spatial Scalable profile) hoặc giá trị lợng tử (SNR Scalable profile) hoặc các dữ
liệu thêm vào và cho phép các đặc tính của ảnh đợc nâng cao. Nó có thể sử dụng để
truyền đi cùng một chơng trình theo phơng thức thích hợp, với các chất lợng
khác nhau nh độ phân giải cơ bản để cho các đầu thu tiêu chuẩn, độ phân giải cao
hơn cho các bộ giải mã HD, hoặc có thể sử dụng để cho phép các chất lợng thu
khác nhau nh thu chất lợng cơ bản trong trờng hợp điều kiện thu khó khăn hoặc
thu chất lợng cao nếu điều kiện thu tốt.
High profile: dự định dành cho quảng bá HDTV với các định dạng 4:2:0,
4:2:2
2.2.2.6 Dự đoán bù chuyển động với ảnh quét xen kẽ
Với nén trong ảnh, MPEG-2 cho phép lựa chọn 1 trong 2 cấu trúc cắt các
Block từ MB là cấu trúc khung và cấu trúc mành.
Cấu trúc khung: là lựa chọn thích hợp khi không có nhiều sự thay đổi giữa 2
mành của khung. Phép biến đổi DCT đợc thực hiện với từng Block gồm các phần tử
17
chiều đứng liên tiếp từ 2 mành mà không có vấn đề gì, do ít có sự thay đổi giữa 2
mành.
Hình 2.6 Cấu trúc khung
Cấu trúc mành: Thích hợp với các ảnh có các sự chuyển động quan trọng
giữa 2 mành quét. Trong trờng hợp này, để tránh việc tạo ra những nội dung có tần
số theo chiều đứng cao, do có sự thay đổi quan trọng giữa 2 mành, các Block sẽ
đợc cắt ra từ MB thành các mành hoàn chỉnh gồm thông số liên tiếp từ một mành
chẵn hay lẻ.
Hình 2.7 Cấu trúc mành
Với nén liên ảnh, MB cũng có thể đợc dự đoán theo các chế độ khung,
mành hoặc chế độ phối hợp.
Với chế độ khung, 1 MB từ mành lẻ sẽ đợc dùng để dự đoán MB tơng ứng
ở mành lẻ tiếp theo. Vector chuyển động tơng ứng với thời gian của 2 mành là
40ms (thời gian trong các hệ 50Hz).
Với chế độ mành, việc dự đoán MB đợc thực hiện trong mành đó, vector
chuyển động tơng ứng với thời gian 1 mành là 20ms.
Với chế độ phối hợp, MB đợc dự đoán từ MB thuộc cả 2 mành chẵn và lẻ.
18
2.2.3. Kỹ thuật nén MPEG-4 (Part 10) hay MPEG-4/AVC
Năm 2001, với mục đích phát triển một hệ thống nén có hiệu suất cao hơn,
các cơ quan tiêu chuẩn ISO / IEC (MPEG) và ITU cùng nhau phát triển một hệ
thống mã gọi là Mã hóa Video nâng cao ( Advanced Video Coding AVC). Năm
2003, hệ thống AVC đợc tích hợp vào hệ thống chuẩn nén MPEG-4 gọi là MPEG4 ISO/IEC-14496 part 10, ITU gọi nó là H.264 (dới đây sử dụng tên MPEG4/AVC). Hệ thống nén MPEG-4/AVC có tốc độ bit giảm một nửa so với MPEG-2
nhng chất lợng tơng đơng. Chuẩn MPEG-4/AVC hổ trợ nhiều ứng dụng khác
nhau nh truyền hình quảng bá, video stream, hội nghị truyền hình,...
Các dịch vụ mới có thể đợc thực hiện trên các kiến trúc mạng hiện tại hoặc
tơng lai. Điều này dẫn đến yêu cầu làm thế nào để quản lý sự đa dạng trong các
ứng dụng và khai thác mạng. Để giải quyết vấn đề này, MPEG-4/AVC đa ra hai
khái niệm mới đó là lớp mã hoá video (Video Coding Layer-VCL) và lớp mạng trừu
tợng (Network Abstraction Layer-NAL).
2.2.3.1 NAL (Network Abstraction layer)
NAL định dạng dữ liệu mà VCL trình diễn nội dung dữ liệu video và cung
cấp các thông tin mở đầu (Header) theo cách thức thích hợp để truyền dữ liệu bởi
lớp truyền tải hoặc lu trữ dữ liệu. Tất cả dữ liệu chứa trong các đơn vị NAL, mỗi
đơn vị chứa một số nguyên byte. Một đơn vị NAL chỉ rõ một định dạng chung và
giống nhau để sử dụng trong cả các hệ thống gói định hớng và dòng bit, ngoại trừ
mỗi đơn vị có thể đặt một mã khởi đầu ở phía trớc trong một lớp dòng bit truyền tải
có định hớng.
2.2.3.2 VCL (Video Coding Layer)
Trong các chuẩn mã hóa trớc của ITU-T và ISO/IEC (kể từ H.261), VCL
dựa trên việc mã hóa video lai ghép các khối. Thuật toán mã hóa là sự lai ghép của
dự đoán liên ảnh để loại trừ d thừa thời gian và phép biến đổi DCT để loại trừ d
thừa không gian. Đối với VCL trong MPEG-4/AVC, không có sự cải tiến nào mang
tính đột phá nhng có một số điểm bổ sung đợc kết hợp lại để cải tiến hiệu quả
nén.
19
2.2.4.3 ảnh, khung và mành
Một chuỗi video đợc mã hoá trong MPEG-4/AVC bao gồm chuỗi các ảnh
đợc mã hoá. Một bức ảnh đợc mã hoá có thể trình diễn dới 1 trong 2 dạng là
khung hình hoặc mành đơn. Một khung hình quét liên tục bao gồm 2 mành quét xen
kẽ. Mã hoá tại VCL không dựa trên thời gian mà dựa trên cơ sở về hình học.
2.2.4.4 Phân chia ảnh vào các Macroblock
Một bức ảnh video (có thể là mọt khung hoặc mành) đợc phân chia vào các
Macroblock(MB) có kích thớc cố định là một khu vực gồm 16x16 mẫu chói và 8x8
mẫu cho mỗi 2 thành phần màu.
2.2.4.5 Slice và nhóm Slice
Một slice là nột chuỗi các MB đợc xử lý theo thứ tự quét. Trong mỗi slice
có chứa các thông tin cần thiết để giải mã ra vùng ảnh chứa trong slice đó.
Hình 2.8 Phân chia slice và nhóm slice
Nếu có sử dụng kỹ thuật FMO (Flexible Macroblock Ordering), việc chia
nội dung ảnh vào các MB và các slice sẽ mềm dẻo hơn với cơ sở nhóm slice. Nhóm
slice là một tập hợp các MB đợc xác định từ bản đồ xắp xếp MB vào nhóm slice
(macroblock to slice group map). Bản đồ này cũng chứa con số nhận dạng nhóm
slice mà chứa các MB đó.
MPEG-4/AVC hổ trợ 5 loại mã hóa Slice khác nhau :
20
I slice: slice đơn giản nhất, tất cả các MB của nó đều đợc mã hoá theo
phơng pháp dự đoán trong ảnh.
P slice: một số MB trong slice mã hoá theo phơng pháp dự đoán liên ảnh.
B slice: một số MB đợc mã hoá từ các MB khác theo dự đoán 2 chiều
SP, SI slice: là kỹ thuật cho phép đầu thu có thể truy cập ngẫu nhiên vào
dòng bit để thay đổi tốc độ, khôi phục lỗi hay các mục đích khác.
2.2.4.6 Chu trình mã hóa và giải mã Macroblock
Tất cả các mẫu màu và chói của các MB đợc dự đoán không gian và thời
gian, kết quả dự đoán sẽ đợc mã hoá biến đổi. Để thực hiện mã hoá biến đổi, các
tín hiệu dự đoán đợc chia thành các block 4x4. Sau đó đợc biến đổi bằng phép
biến đổi thứ nguyên; kết quả đợc lợng tử hoá và mã hoá entropy.
Hình 2.9 Sơ đồ mã hóa Macroblock
2.2.4.7 Dự đoán trong ảnh (Intra)
Có 2 kích thớc để dự đoán là 4x4 và 16x16. Chế độ dự đoán với kích thớc
4x4 phù hợp với các phần ảnh có độ chi tiết cao còn chế độ dự đoán với kích thớc
16x16 phù hợp với các phần ảnh mịn.
